2성분계의 기액평형 실험보고서

목차

1. 서론

2. 이론
2.1. Raoult의 법칙
2.2. 2성분계의 기-액 평형

3. 실험장치 및 시료

4. 실험방법 및 주의사항

5. 실험결과 및 고찰

6. 결론

7. 사용기호

8. 인용문헌

본문내용

1. 서론
화학공정에서 몇 개의 성분으로 이루어진 액체 혼합물을 분리해내는 방법은 여러 가지가 있는데 일반적으로 화학공장과 정류산업에서 가장 대표적이고 널리 사용되는 조작이 증류(Distillation)이다. 증류는 혼합물에서 생성된 증기의 조성이 원액의 조성과 다르다는 것이 근본 원리이다. 2종이상의 휘발성분이 포함된 액체 혼합물을 가열하면 그 증기의 조성은 액체일 때 보다 휘발성이 높은 성분의 함량이 훨씬 많은데 이와 같이 휘발성의 차이를 이용하여 액체 혼합물로부터 각 성분을 분리하는 조작이다. 하지만 공비점을 포함하는 특정 액상 혼합계의 경우에는 일반적인 증류 방법으로는 공비점 이상의 순도를 가지는 생성물을 얻을 수 없다. 따라서 감압 증류나 추출 증류 등의 여러 가지 방법이 사용되고 있는데 이와 같은 증류공정의 효과적인 설계를 위해서는 기-액 평형의 데이터가 필수적이다[1]. 따라서 본 실험에서는 기-액 평형의 데이터를 얻는 방법을 터득하고, 대기압 하에서 물-1-프로판올 혼합용액에 대하여 끓는 온도와 액상과 기상의 프로판올 몰 분율의 관계(T-x-y diagram), 액상의 1-프로판올 몰 분율과 기상의 1-프로판올 몰 분율의 관계(x-y diagram)를 도시하는 방법을 익힘으로써 2성분계 기-액 평형의 원리를 이해한다.

2. 이론
2.1. Raoult의 법칙
기-액 평형 계산을 Raoult의 법칙으로 축소시키는 데에 필요한 두 가지 주요 가정이 있는데 첫 번째는 기상은 이상기체라는 것 이고 두 번째는 액상은 이상용액이라는 것이다. 첫 번째 가정은 Raoult의 법칙이 저압에서 중압에 대해서만 적용될 수 있음을 의미한다. 두 번째 가정은 이 법칙이 계를 이루는 성분들이 화학적으로 유사한 경우에만 근사적으로 유효할 수 있음을 뜻한다. 이상기체가 실제기체의 거동을 비교할 수 있는 기준 역할을 하는 것과 마찬가지로 이상용액은 실제용액의 거동이 비교될 수 있는 기준을 제시한다.

참고자료

· Cheric, ‘distiliation’, https://www.cheric.org/files/education/cyberlecture/e200112/e200112-201.pdf
· Smith. J.M., Van Ness. H.C. and Abbott. M.M : “Chemical Engineering Thermodynamics”, 7th ed., Mc Graw Hill, p306 (2015).
· Separation process, ‘Phase diagram of water-1-propanol’, http://www.separationprocesses.com/Distillation/DT_Data/PD_053.htm